1931

3.3.Реологические и технологические свойства сухих строительных смесей с применением добавки

на основе синтетических алюмосиликатов

Реологические свойства цементно-песчаных составов оценивались по показателю пластической прочности, определяемым при помощи конического пластометра КП-3. Оценивалось влияние синтетических цеолитов на кинетику изменения пластической прочности составов. Исследовались контрольный состав (без добавки) и составы с применением в рецептуре синтетической добавки с соотношением цемент – песок соответственно 1:2 (рис. 3.10) и с соотношением 1:3 (рис. 3.11). Исследуемые составы изготавливались с одинаковым водоцементным соотношением, равным В/Ц = 0,7.

Рис. 3.10. Изменениепластическойпрочностицементно-песчаногораствора(Ц:П= 1:2): 1 – содержание синтетической добавки 30 % от массы цемента; 2 – содержание синтетической добавки 20 % от массы цемента; 3 – содержание синтетической добавки 10 % от массы цемента; 4 – контрольный образец

(без содержания синтетической добавки)

Анализ пластограмм, представленных на рис. 3.10, свидетельствует, что введение в рецептуру цементно-песчаного раствора (Ц:П = 1:2) добавки на основе синтетических алюмосиликатов приводит к ускорению набора пластической прочности раствора на ранних сроках твердения. Так, значение пластической прочности цементно-песчаного раствора (контрольный состав) в возрасте 20 мин с момента затворения составляет= 0,0061 МПа (рис. 3.10, кривая 4), а при введении добавки на основе

61

синтетических алюмосиликатов в количестве 10 %, 20 % и 30 % от массы вяжущего в возрасте 20 мин с момента затворения составляет соответ-

ственно = 0,012 МПа (рис. 3.10, кривая 3), = 0,023 МПа (рис. 3.10, кривая 2) и = 0,029 МПа (рис. 3.10, кривая 1).

Рис. 3.11. Изменениепластическойпрочностицементно-песчаногораствора(Ц:П= 1:3): 1 – содержание синтетической добавки 30 % от массы цемента; 2 – содержание синтетической добавки 20 % от массы цемента; 3 – содержание синтетической добавки 10 % от массы цемента; 4 – контрольный образец

(без содержания синтетической добавки)

Анализируя пластограммы (рис. 3.11), выявлено, что введение в рецептуру цементно-песчаного раствора (Ц:П = 1:3) синтетической добавки ускоряет набор пластической прочности раствора на ранних сроках твердения. Так, значение пластической прочности цементно-песчаного раствора (контрольный состав) в возрасте 20 мин с момента затворения составляет = 0,0059 МПа (рис. 3.11, кривая 4), а при введении добавки на основе синтетических алюмосиликатов в количестве 10 %, 20 % и 30 % от массы вяжущего в возрасте 20 мин с момента затворения составляет соответственно = 0,01 МПа (рис. 3.11, кривая 3), = 0,02 МПа (рис. 3.11, кривая 2) и = 0,026МПа (рис. 3.11, кривая 1).

Таким образом, из рис. 3.10 и 3.11 установлено, что введение в рецептуру цементно-песчаного раствора с соотношением Ц:П = 1:2 синтетической добавки приводит к более раннему набору пластической прочности по сравнению с цементно-песчаным раствором с соотношением Ц:П = 1:3 и синтетической добавкой. Так, в возрасте 20 мин с момента затворения раствора с применением в рецептуре синтетической добавки (20 % от массы вяжущего) значение пластической прочности цементно-песчаного

62

раствора с соотношением Ц:П = 1:2 составило = 0,023 МПа (рис. 3.10, кривая 2), а с соотношением Ц:П = 1:3 соответственно = 0,02 МПа (рис. 3.11, кривая 2). В связи с этим, при дальнейшей разработке состава сухой строительной смеси, плиточный клей на основе которой обладает быстрыми сроками твердения, было принято решение применять цемент- но-песчаный раствор с соотношением Ц:П = 1:2.

Для сравнения была проведена оценка влияния добавки на основе синтетических алюмосиликатов и добавки метилцеллюлоза марки FMC 2094 на изменение пластической прочности цементно-песчаного раствора. Образцы изготавливались на цементно-песчаном растворе Ц:П = 1:2 и с равным водоцементным соотношением В/Ц, равным В/Ц = 0,7. Результаты испытаний представлены на рис. 3.12.

Рис. 3.12. Изменение пластической прочности цементно-песчаного раствора с применением в рецептуре добавок:

1 – синтетическая добавка (20 % от массы цемента); 2 – метилцеллюлоза марки FMC 2094 (1 % от массы цемента); 3 – контрольный состав (без добавок)

Анализ пластограмм (рис. 3.12) показал, что введение в рецептуру цементно-песчаного раствора добавки на основе синтетических алюмосиликатов ускоряет набор пластической прочности раствора наравне с импортной модифицирующей добавкой – метилцеллюлоза марки FMC 2094. Так, значение пластической прочности цементно-песчаного раствора с применением в рецептуре 20 % синтетической добавки в возрасте 20 мин с момента затворения составляет = 0,02 МПа (рис. 3.12, кривая 1), а при введении добавки метилцеллюлоза марки FMC 2094 (1 % от массы цемента) пластическая прочность составила = 0,016 МПа (рис. 3.12, кривая 2).

Исследовалось влияние добавок Sika ViscoCrete 3180 и Кратасол ПФМ на значение пластической прочности цементно-песчаного образца с при-

63

менением в рецептуре добавки на основе синтетических алюмосиликатов (20 % от массы цемента) в зависимости от их процентного содержания в рецептуре. Суперпластификатор Sika ViscoCrete 3180 – это суперпластификатор на основе поликарбоксилатных эфиров для бетонных смесей с длительной сохраняемостью подвижности для изготовления бетонов с низкой экзотермией. Добавка Sika ViscoCrete 3180 применяется как высокоэффективный пластификатор с длительным временем сохранения подвижности для любых бетонных смесей и удовлетворяет требованиям ТУ [131]. Основные технические характеристики суперпластификатора

Sika ViscoCrete 3180 представлены в табл. 3.8.

Таблица 3.8 Технические характеристики Sika ViscoCrete 3180

Образцы изготавливались на цементно-песчаном растворе Ц:П = 1:2 и с равным водоцементным соотношением В/Ц, равным В/Ц = 0,7. Результаты исследований представлены на рис. 3.13 и 3.14.

Анализ пластограмм, представленных на рис. 3.13, выявил, что при введении добавок Sika ViscoCrete 3180 и Кратасол ПФМ в количестве 1 % от массы цемента пластическая прочность раствора в возрасте 20 мин с момента затворения составила соответственно = 0,015 МПа (см. рис. 3.13, кривая 2) и = 0,012 МПа (см. рис. 3.13, кривая 3), а пластическая прочностьконтрольногосоставасоставила = 0,02 МПа(см. рис. 3.13, кривая1).

64

Рис. 3.13. Изменение пластической прочности цементно-песчаного раствора с синтетической добавкой (20 % от массы цемента)

с применением в рецептуре добавок:

1 – контрольный состав (с применением синтетической добавки); 2 – Sika ViscoCrete 3180 (1 % от массы цемента);

3 – Кратасол ПФМ (1 % от массы цемента)

Рис. 3.14. Изменение пластической прочности цементно-песчаного раствора с синтетической добавкой (20 % от массы цемента)

с применением в рецептуре добавок:

1 – контрольный состав (с применением синтетической добавки); 2 – Sika ViscoCrete 3180 (0,5 % от массы цемента);

3 – Кратасол ПФМ (0,5 % от массы цемента)

На рис. 3.14 представлены результаты изменения пластической прочности цементно-песчаного раствора с применением в рецептуре синтетической добавки (20 % от массы цемента) и введении добавок Sika ViscoCrete 3180 и Кратасол ПФМ в количестве 0,5 % от массы цемента.

65

Анализ пластограмм (см. рис. 3.14) выявил, что введение в рецептуру цементно-песчаного раствора с применением синтетических алюмосиликатов (20 % от массы цемента) добавок Sika ViscoCrete 3180 и Кратасол ПФМ в количестве 0,5 % от массы цемента пластическая прочность раствора в возрасте 20 мин с момента затворения составила соответственно

= 0,018МПа (см. рис. 3.14, кривая 2) и = 0,016 МПа (см. рис. 3.14,

кривая 3). При этом пластическая прочность контрольного состава составила = 0,02 МПа (см. рис. 3.14, кривая 1).

Анализируя данные рис. 3.13 и рис. 3.14 установлено, что добавка Кратасол ПФМ оказывает большее пластифицирующее влияние на цементно-песчаный раствор с применением в рецептуре синтетической добавки (20 % от массы цемента), чем добавка Sika ViscoCrete 3180. При дальнейшей разработке состава сухой строительной смеси применялась добавка Кратасол ПФМ в количестве 1 % от массы цемента.

Исследовано влияние редиспергируемого порошка Neolith P 4400 на значение пластической прочности цементно-песчаного раствора с применением в рецептуре добавки на основе синтетических цеолитов (20 % от массы цемента) в зависимости от его процентного содержания в рецептуре. Образцы изготавливались на цементно-песчаном растворе Ц:П = 1:2 и с равным водоцементным соотношением В/Ц, равным В/Ц = 0,7. Результаты исследований представлены на рис. 3.15.

Рис. 3.15. Изменение пластической прочности цементно-песчаного раствора с синтетической добавкой (20 % от массы цемента):

1 – содержание редиспергируемого порошка Neolith P 4400 1 % от массы цемента; 2 – содержание редиспергируемого порошка Neolith P 4400 0,8 % от массы цемента; 3 – содержание редиспергируемого порошка Neolith P 4400 0,5 % от массы цемента; 4 – контрольный состав

(с применением синтетической добавки)

66

возникают касательные напряжения соответственно max1 и max2, которые удерживают в равновесии рассматриваемый слой (рис. 3.16).

Для оценки условия нахождения слоя плиточного клея в равновесии (отсутствие «сползания») можно воспользоваться системой уравнений:

где Р1 и Р2 – соответственно вес слоя плиточного клея и вес плитки, кг; S – площадь клеевого слоя, равная площади плитки, м2.

Для оценки условия нахождения клеевого слоя в равновесии (отсутствие «сползания») можно воспользоваться неравенством:

Значения cд суммируются из предельного напряжения сдвига 0 – реологической характеристики и адгезионной прочности плиточного клея ад:

Учитывая, что в начальный момент нанесения слоя плиточного клея величина aд очень мала, выражение (3.7) может быть записано в виде:

где ρ2 – плотность облицовочной плитки, кг/м3; V2 – объем облицовочной плитки, м3.

При расчете касательных напряжений принято, что клеевой слой имеет толщину = 0,005 м. Результаты расчета приведены в табл. 3.9.

Анализ данных, представленных в табл. 3.9, свидетельствует, что значения касательных напряжений max1 и max2 меньше значения предельного напряжения сдвига плиточного клея τ0. Так, максимальное касательное на-

пряжение max1 в зоне контакта с подложкой max1 составляет max1 = 0,00024 МПа, а в зоне контакта с керамической плиткой размером 0,3×0,3×0,005 м –

max2 = 0,00015 МПа. Предельное напряжение сдвига плиточного клея со-

68

ставляет τ0 = 0,002 МПа. Таким образом, выполняется условие отсутствия сползания керамической плитки и плиточного клея.

Таблица 3.9 Устойчивость к сползанию плиточного клея на основе разработанной ССС

Анализ результатов расчета, приведенных в табл. 3.9, показывает, что условие отсутствия сползания наблюдается и при применении других видов облицовочных плиток.

Полученные результаты проведенных расчетов подтверждаются экспериментальными данными. Эксперимент заключался в измерении максимального сползания плитки под действием собственного веса с помощью штангенциркуля. Сползание керамической плитки, закрепленной на подложке исследуемым составом плиточного клея, определялось по европейскому стандарту DIN EN 1308 [142]. Метод заключался в измерении максимального сползания плитки под действием собственного веса с помощью разности показаний штангенциркуля.

Испытание проходило при нормальных условиях – температура (23 ± 2)°C, относительная влажность воздуха (50 ± 5) %, скорость циркуляции воздуха в зоне испытаний менее 0,2 м/с.

Стальную линейку закрепляли зажимами к верхнему концу подложки таким образом, чтобы ее нижний край после установки подложки в вертикальное положение проходил горизонтально.

Непосредственно под стальной линейкой приклеивали защитную ленту шириной 25 мм, а затем на подложку шпателем наносили тонкий слой исследуемого состава плиточного клея. Далее, на подложку наносили толстый слоя исследуемого раствора таким образом, чтобы он закрывал нижний край защитной ленты, после чего разглаживали раствор зубчатым шпателем перпендикулярно стальной линейке. Непосредственно после разглаживания раствора зубчатым шпателем удалили защитную ленту. Два упора шириной 25 мм приложили к стальной линейке, через 2 мин к упору приложили керамическую плитку и нагрузили грузом весом (50 ± 0,1) Н.

69

Расстояние между линейкой и плиткой измеряли штангенциркулем в трех точках с точностью ± 0,1 мм. Спустя (30 ± 5) сек сняли грузы и упоры и установили подложку с нанесенным исследуемым составом и керамической плиткой в вертикальное положение. Через (20 ± 2) мин вновь измерили расстояние в измеренных ранее трех точках.

Максимальное сползание плитки под действием собственного веса рассчитывали как разность обоих показаний штангенциркуля.

Величина сползания клеевого слоя на основе разработанной рецептуры

ССС составила 0,3 мм. Немецким стандартом DIN EN 1308 установлено допустимое максимальное значение сползания плитки, составляющее

τсп. ≤ 0,5 мм [143].

Таким образом, результаты расчетов и данные экспериментальных исследований позволяют утверждать, что клеевой слой на основе разработанного состава ССС стоек к сползанию.

При отделке поверхности облицовочной плиткой применяют плиточный клей, который наносится слоем 3–10 мм. При нанесении тонкого слоя в клеевом составе происходит потеря влаги, что сопровождается повышением жёсткости смеси, осложняя технологические операции по выравниванию отделочного слоя, повышая трудоёмкость выполняемых работ. В связи с этим, одной из важных характеристик клеевой смеси является водоудерживающая способность, которая позволяет сохранить подвижность смеси в течение определенного времени.

Водоудерживающая способность определялась путем испытания слоя растворной смеси толщиной 12 мм, уложенного на промокательную бумагу [40]. Для проведения испытаний применялись: листы промокательной бумаги размером 150 150 мм по ТУ 13-7308001-758-88; прокладки из марлевой ткани размером 250 350 мм по ГОСТ 11109 [28]; металлическое кольцо с внутренним диаметром 100 мм, высотой 12 мм и толщиной стенки 5 мм; стеклянную пластинку размером 150 150 мм и толщиной 5 мм; весы лабораторные по ГОСТ 24104 [36] и прибор для определения водоудерживающей способности.

Перед испытанием 10 листов промокательной бумаги взвешивали с погрешностью до ± 0,1 г. Взвешанные листы промокательной бумаги укладывали на стеклянную пластинку, сверху укладывали прокладку из марлевой ткани, устанавливали металлическое кольцо и еще раз взвешивали. Тщательно перемешанную растворную смесь укладывали вровень с краями металлического кольца, выравнивали, взвесили и оставили на 10 мин. Металлическое кольцо с раствором осторожно снималось вместе с марлей. Промокательную бумагу взвесили с погрешностью до ± 0,1 г.

70